JTAG介面

JTAG最初是用來對晶元進行測試的，JTAG的基本原理是在器件內部定義一個TAP（Test Access Port；測試訪問口）通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG介面串聯在一起，形成一個JTAG鏈，能實現對各個器件分別測試。如今，JTAG介面還常用於實現ISP（In-System Programmer，在系統編程），對FLASH等器件進行編程。

JTAG編程方式是在線編程，傳統生產流程中先對晶元進行預編程然後再裝到板上，簡化的流程為先固定器件到電路板上，再用JTAG編程，從而大大加快工程進度。JTAG介面可對DSP晶元內部的所有部件進行編程。

JTAG引腳定義

具有JTAG口的晶元都有如下JTAG引腳定義：

TCK——測試時鐘輸入；

TDI——測試數據輸入，數據通過TDI輸入JTAG口；

TDO——測試數據輸出，數據通過TDO從JTAG口輸出；

TMS——測試模式選擇，TMS用來設置JTAG口處於某種特定的測試模式。

可選引腳TRST——測試複位，輸入引腳，低電平有效。

含有JTAG口的晶元種類較多，如CPU、DSP、CPLD等。

JTAG內部有一個狀態機，稱為TAP控制器。TAP控制器的狀態機通過TCK和TMS進行狀態的改變，實現數據和指令的輸入。

JTAG晶元的邊界掃描寄存器

JTAG標準定義了一個串列的移位寄存器。寄存器的每一個單元分配給IC晶元的相應引腳，每一個獨立的單元稱為BSC（Boundary-Scan Cell）邊界掃描單元。這個串聯的BSC在IC內部構成JTAG迴路，所有的BSR（Boundary-Scan Register）邊界掃描寄存器通過JTAG測試激活，平時這些引腳保持正常的IC功能。

JTAG在線寫Flash的硬體電路設計

JTAG在線寫Flash的硬體電路設計和與PC的連接方式

以含JTAG介面的StrongARM SA1110為例，Flash為Intel 28F128J32 16MB容量。SA1110的JTAG的TCK、TDI、TMS、TDO分別接PC並口的2、3、4、11線上，通過程序將對JTAG口的控制指令和目標代碼從PC的並口寫入JTAG的BSR中。在設計PCB時，必須將SA1110的數據線和地址線及控制線與Flash的地線、數據線和控制線相連。因SA1110的數據線、地址線及控制線的引腳上都有其相應BSC，只要用JTAG指令將數據、地址及控制信號送到其BSC中，就可通過BSC對應的引腳將信號送給Flash，實現對Flash的操作。JTAG的系統板設計和連線關係如圖3所示。

使用TAP狀態機的指令實行對Flash的操作

通過TCK、TMS的設置，可將JTAG設置為接收指令或數據狀態。JTAG常用指令如下：

SAMPLE/PRELOAD——用此指令採樣BSC內容或將數據寫入BSC單元；

EXTEST——當執行此指令時，BSC的內容通過引腳送到其連接的相應晶元的引腳，我們就是通過這種指令實現在線寫Flash的；

BYPASS——此指令將一個一位寄存器置於BSC的移位迴路中，即僅有一個一位寄存器處於TDI和TDO之間。

在PCB電路設計好后，即可用程序先將對JTAG的控制指令，通過TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中。再通過TDI將要寫的Flash的地址、數據及控制線信號寫入BSR中，並將數據鎖存到BSC中，用EXTEST指令通過BSC將寫入Flash。

軟體編程

在線寫Flash的程序用Turbo C編寫。程序使用PC的并行口，將程序通過含有JTAG的晶元寫入Flash晶元。程序先對PC的並口初始化，對JTAG口複位和測試，並讀Flash，判斷是否加鎖。如加鎖，必須先解鎖，方可進行操作。寫Flash之前，必須對其先擦除。將JTAG晶元設置在EXTEST模式，通過PC的並口，將目標文件通過JTAG寫入Flash，並在燒寫完成後進行校驗。程序主流程如圖4所示。

通過JTAG的讀晶元ID子程序如下：

電路設計和編程中的注意事項

①Flash晶元的WE、CE、OE等控制線必須與SA1110的BSR相連。只有這樣，才能通過BSR控制Flash的相應引腳。

②JTAG口與PC並口的連接線要盡量短，原則上不大於15cm。

③Flash在擦寫和編程時所需的工作電流較大，在選用系統的供電晶元時，必須加以考慮。

④為提高對Flash的編程速度，盡量使TCK不低於6MHz，可編寫燒寫Flash程序時實現。

通常所說的JTAG大致分兩類，一類用於測試晶元的電氣特性，檢測晶元是否有問題；一類用於Debug，一般支持JTAG的CPU內都包含了這兩個模塊。

一個含有JTAG Debug介面模塊的CPU，只要時鐘正常，就可以通過JTAG介面訪問CPU的內部寄存器和掛在CPU匯流排上的設備，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box，AT91M系列）內置模塊的寄存器，像UART，Timers，GPIO等等的寄存器。

上面說的只是JTAG介面所具備的能力，要使用這些功能，還需要軟體的配合，具體實現的功能則由具體的軟體決定。

例如下載程序到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要參照SOC DataSheet的寄存器說明，設置RAM的基地址，匯流排寬度，訪問速度等等。有的SOC則還需要Remap，才能正常工作。運行Firmware時，這些設置由Firmware的初始化程序完成。但如果使用JTAG介面，相關的寄存器可能還處在上電值，甚至是錯誤值，RAM不能正常工作，所以下載必然要失敗。要正常使用，先要想辦法設置RAM。在ADW中，可以在Console窗口通過Let 命令設置，在AXD中可以在Console窗口通過Set命令設置。

JTAG(Joint Test Action Group ，聯合測試行動小組 ) 是一種國際標準測試協議，主要用於晶元內部測試及對系統進行模擬、調試， JTAG 技術是一種嵌入式調試技術，它在晶元內部封裝了專門的測試電路 TAP （ Test Access Port ，測試訪問口），通過專用的 JTAG 測試工具對內部節點進行測試。

如今大多數比較複雜的器件都支持 JTAG 協議，如 ARM 、 DSP 、 FPGA 器件等。標準的 JTAG 介面是 4 線： TMS 、 TCK 、 TDI 、 TDO ，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數據輸入和測試數據輸出。如今 JTAG 介面的連接有兩種標準，即 14 針介面和 20 針介面，其定義分別如下所示。

1 、 13 VCC 接電源

2 、 4 、 6 、 8 、 10 、 14 GND 接地

3 nTRST 測試系統複位信號

5 TDI 測試數據串列輸入

7 TMS 測試模式選擇

9 TCK 測試時鐘

11　TDO 測試數據串列輸出

12　NC 未連接

1　VTref 目標板參考電壓，接電源

2 VCC 接電源

3 nTRST 測試系統複位信號

4、6、8、10、12、14、16、18、20 GND 接地

5 TDI 測試數據串列輸入

7 TMS 測試模式選擇

9 TCK 測試時鐘

11 RTCK 測試時鐘返回信號

13 TDO 測試數據串列輸出

15 nRESET 目標系統複位信號

17 、 19 NC 未連接

模擬器埠 AVR埠 備註

1. TCK TCK

2. NC NC

3. TDO TDO

4. Vtref VCC

5. TMS TMS

6. nSRST RESET

7. NC / Vsupply NC / VCC JTAG ICE模擬器：VCC；JTAG ICE mkII模擬器：NC

8. nTRST NC ATMEL尚且保留該埠，如今暫不使用它，未來可能會使用

9. TDI TDI

10.GND GND